crystal oscillator不起振~

finster

關於crystal oscillator耗電的問題,這個其實並沒有一定的標準
因為crystal oscillator本身其實是蠻耗電的,除非你是設計32.768KHz的crystal oscillator這種才會設計成很省電,不然若是5MHz以上的crystal oscillator電路,它本身的耗電程度都在mA等級以上,這個原因是因為頻率愈快,它所需要的rise time/fall time要愈快,所以放大器或者反相器的耗電就要愈大

若想加快start-up time
最簡單的方法則是加initial circuit,讓crystal oscillator在一開始便設定它可以振盪的電壓準位,提早讓crystal oscillator反應出相對的phase差的振盪

至於第3個waveform情況,你可以把輸入信號秀出來,你就可以知道為什麼了,這是因為crystal oscillator尚未達到穩定的振盪波形,所以輸入的waveform振幅會有點忽高忽低的,以致於schmitter trigger的輸入會接收到變化的電壓,故而輸出也會不穩定,這是合理且正常的情況

camilla

finster版主~
: a$ @' Y: I1 a4 J' b: u
% x# V& |: I% q& \我看不到你的回覆呢?好奇怪~可以麻煩你在發一次給我好嗎?非常感激~

camilla

謝謝finster版主~
( m3 e/ t( Y/ ]% }" ~% y
應該是我電腦問題~可以看到你的回覆了~謝謝~

我了解我問題的原因了,不過我對startup time總是不了解,

/ ~1 K7 c* n# O7 y, n我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?

我是想說可以改變現有的元件參數來加快startup time嗎?
0 }2 e8 m: Y8 J9 O- O% |. {/ p
例如改變crystal model的負載電容等校的那兩顆電容(C1,C2)或R1
) X% X: D/ n; l# m- Z( Q, Y5 w9 ^
) X8 f6 j% B8 [0 D" p因為我一開始是針對13MHz來作這個crystal osc,

$ \$ X3 R, N- S0 e9 U2 G: [  W所已在改變crystal model後(改成20MHz,25MHz),原本想要的結果就會改變,
3 y, E% F( A5 h* r9 o
是不是這個架構在13MHz時是最好的,但在改變crystal model後所有特性又會改變?
* q4 j3 U8 `4 h& P$ _% \
9 k  N7 ]4 M2 b, |5 c9 k1 j有辦法說可以設計出適用於4~25MHz的電路,但startup time, 耗電又都能符合我的要求嗎?

* U  n: x  l/ e, z3 n& F6 h8 k(我目前13MHz這個crystal 架構若套上20MHz以上的model後,startup time,耗電都會明顯增加改變)

# W! F# D& m/ ]+ X9 M7 p+ G不好意思~問了一大堆問題~再次麻煩finster版主了~謝謝~

andy2000a

有 disable 能力  的 gain
" A( \3 ^( X$ [& }& O& a& _7 \要高點

hspice  sim 會動

6 h, W  D0 h$ k$ lreal chip  可能不一定會動  
& ]1 }5 M: A6 R/ a+ _
, r# w: E- z  `9 V5 a3 O$ n而且 不是 所有的 fail  是部份
那就是 gain 太低

finster

原帖由 camilla 於 2008-12-22 09:21 AM 發表
謝謝finster版主~

應該是我電腦問題~可以看到你的回覆了~謝謝~

1 |( ?0 A: u% f1 a0 B8 o我了解我問題的原因了,不過我對startup time總是不了解,

7 [8 I/ W* @* Q. j4 U0 Q5 h我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?

我是想說可以改變現 ...

) U) O) H0 g1 W& X' c: r, f- I
先回答startup time的問題
2 V9 `/ \8 r# L! C/ D, K( N3 r1 e在不增加initial circuit的前提下想加快startup time並不是不可能,只不過要先理解crystal oscillator的理論,而這方面討論的paper只有早期的IEEE才有,比較偏理論,你可以研究一下
4 a  A8 Z) X  P8 \; G4 ]至於你想改變外部r,c來加快startup time,這種方法的效果有限
因為只要改變了外部的R,C值就會間接影響crystal oscillator本身的穩定度等issue,有時也可能會造成不起振的情況,所以若要改變外部R,C值,個人是不太建議你朝這方面去作

# N8 o2 R" a" Y每一個範圍的crystal oscillator都有一定的design需求,目前很少有一個電路能夠涵蓋4~25MHz的range的crystal oscillator
" e8 F& g& O# g, V: s目前大部份都是針對某些特定的crystal oscillator的頻率作設計
3 S  U% @" e% j: P& O) [而且愈高頻,其crystal oscillator的考量也愈多

camilla

謝謝FINSTER版主~
( K& X! K' K% {( ]% D% V" A
/ G' q2 J7 H- G我知道了,謝謝你的耐心指導~讓小妹收穫良多~
6 c" z+ X! }: w- w4 {; ^6 c4 H
我之所以想要做個可以涵蓋4MHz~25MHz電路,是因為我教授當初是要我做個crystal osc,freq是由4MHz~25MHz,
! B8 N( }. b) _+ M
且有人作過,但我試了很久還是沒辦法,為了讓更高頻可以振,而加大driver,但卻使得頻率較低的startup time變大甚至不振,
$ T$ S; N/ |, L4 h. j
$ C1 C2 u% [" P試了很久,我會再問我教授他真正的用意,是不是我想錯他的想法了~

至少目前我對crystal是瞭解了~

  w. B0 Y$ X1 D5 p$ [超感謝finster版主的指導~謝謝~

camilla

不好意思~finster版主~

能再請問一個問題嗎?

startup time的定義是指什麼呢?

有些paper是指vdd從0v開始上升到穩定後,輸出也開始起振的這段時間(但不是輸出振幅到達穩定了),就稱作startup time

有些是指輸出振幅到達穩定(某一個值)的這段時間,就稱作startup time
" r* M9 Y5 F3 Y5 f* j. i/ I
, n1 t6 ^/ Y- z6 i  W* S  k& E0 k又有些是指輸出duty cycle穩定後(都相同後)的這段時間,就稱作startup time

那到底startup time是指哪段時間呢?
* V$ c% C' t; z4 @" W7 `
請finster版主,或知道的前輩能指教一下~非常謝謝~

finster

以目前我所知道的startup time的定義來說
它是指crystal oscillator從一開始沒有任何振盪到完成振盪且穩定的持續振盪時間稱之為startup time
  v$ C9 y7 x' ^0 R' t
/ I; f% N" Z$ E8 V3 a$ q& ?因為我們在模擬crystal oscillator時都是以vdd從0V昇到一個穩定值作為crystal oscillator作為一個初始值,所以有些人就會把從vdd的0V到crystal oscillator起振且穩定持續振盪時間稱之為startup time,而這種說法其實並不是非常正確的定義
7 \8 L) n# Y- |+ p, d6 u" o
& q* m8 T! Y. U! u  d: e不過,目前在startup time並沒有一個很統一的定義,而我所知道的那個定義也是從IEEE Journal paper上定義所知道的,而那份文章是很早期的paper,內容寫了一堆理論和公式

最後,crystal oscillator要作到4MHz ~ 25MHz並不是不可能,只是較為複雜,以前我也作過,後來我也只是覺得沒有必要弄到那麼複雜且麻煩

camilla

謝謝finster版主~
$ W2 o. y! v# p/ s- v3 W. Y% ?
9 e; i$ }- j* A1 i& E我對startup time了解了~

4 v4 K5 R, t9 \, K) l" G2 q/ @我昨天試過用spectre跑了一次crystal osc...
5 z% C1 m6 P; ?4 I7 x& W
% B; Y) z- s5 m不過竟然和hspice跑的結果不一樣,同一個netlist 13MHz跑出來的消耗電流和起振時間是不相同的,
5 X9 ^2 X$ u$ q; f- M8 X
6 F( Y8 k  @4 x3 |5 ]3 Q" H1 }* `# _消耗電流小很多,而電源電壓給0到vdd,但輸出竟從0v就開始振了,所以startup time也跟著減少很多...

7 P# B; R0 G" G' X6 v9 U一模一樣的netlist為什會跑出不一樣的結果呢?

另一個問題是,你所講的加快startup time可以加一個initial circuit,有範例可以參考嗎?因為我的startup time實在太慢了...

(一直被學長嫌)

- B( g& L8 e; j
/ l8 M9 X' I' d8 R' @* `% l* U2 ep.s 很感謝finster版主不耐其煩的一直指導我,不過因為我實在有太多問題了,希望finster版主和前輩們能繼續給我指導~謝謝~

finster

關於spectre與hspice兩者之間的差異
這個問題我以前也遇過,只不過,這是一個沒有正確答案的問題
& J+ @* g/ C, x0 H; N( u據我所知最早類比電路模擬軟體是hspice(我不確定以前是否還有其他版本),而這套hspice模擬軟體對類比電路模擬來說可以稱的上是聖經,其他研發出來可以作為類比電路模擬軟體都是拿hspice來比較,其他模擬軟體愈接近hspice所模擬出來的結果愈所能夠得類比工程師的可信度,只不過,hspice也有bug,也有它不足之處,而這些bug在某些想取代hspice軟體而言也許會有比較優勢之處

* m8 Z5 T9 |0 {+ n故而,回到你的問題,hspice和spectre兩者跑出來的結果要相信誰,基本上是要相信hspice跑出來的結果,只是,不知道你會不會誤觸hspice的bug,而這個bug恰巧是spectre所能夠避掉的問題
( t* o( ?) N" c+ J& E8 f以前我這兩套軟體都有跑過,95%以上都是相同的模擬結果,只有極少部份才會有不同的地方,而且只有在某些很特別的情況與應用電路才會有不同的結果出現,所以,建議你先相信hspice的結果,然後再推導看看是否合理,若不合理,則再回過頭來看看spectre的結果

至於startup time的問題
# b% n) ]9 q# C, _8 ]" p加快它的速度是我個人從PLL的應用電路中的經驗,然後應用在crystal oscillator,因為crystal oscillator要從0V一直起振盪到欲定的電壓準位需要一段很長的時間,如果可以應用initial circuit便可大幅縮短此一時間,因為我在PLL上曾下過不少苦心,也作過不少,所以很容易就把PLL的initial circuit應用到crystal oscillator,所以我才會說加入initial circuit可以改進startup time的問題

camilla

謝謝finster版主~

超級謝謝finster版主這一連串不耐其煩的指導,讓我對crystal有更深入的了解了~超級感謝~

hongx

此篇看下來真的學習到很多知識!
& w) F4 a4 S9 ~2 k& N
往後遇到一樣問題可以從中學習!